印刷电路板及功率半导体组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种印刷电路板及功率半导体组件，该印刷电路板包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在基板中并贯穿该基板；位于印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的第一导电图案；位于印刷电路板第二表面侧的第二导电图案。其中，第一导电图案的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至散热器的第一表面，且发热元件安装位的至少一部分设置在散热器的第一表面上；第二导电图案的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至散热器的第二表面。本实用新型专利技术的印刷电路板及功率半导体组件不仅散热性能极佳，而且具有良好热稳定性和长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年9月22日提交的14/861,495号美国专利申请的优先权，14/861,495号专利申请是2012年9月14日提交的13/514,999号美国专利申请的部分继续申请，13/514,999号申请是2011年1月6日提交的PCT/CN11/70051号国际申请根据35U.S.C.§371进入国家阶段的申请，该国际申请要求2010年12月24日提交的201010604353.4号中国专利申请的优先权，上述所有在先申请均在此引入作为参考。
本技术涉及印刷电路板和功率半导体组件领域；更具体地讲，本技术涉及一种带有导热且电绝缘散热器的印刷电路板及包括该印刷电路板的功率半导体组件。
技术介绍
印刷电路板(PCBs)是电子工业的重要部件之一，其被用作电子元件的机械支撑部件，并实现电子元件之间的电连接。另外，可以在印刷电路板上印刷元件的编号和图形，这为元件的插装、检查或维修提供了方便。几乎每种电子设备，例如电子手表、计算器、计算机、通讯电子设备、军用武器系统等，都要用到印刷电路板。诸如LED装置(或称LED发光元件)、晶闸管、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体 管)和电力二极管等的各种功率半导体器件通常被附接到印刷电路板上，且在工作过程中一般会释放大量热量，这就要求与各种功率半导体器件连接的印刷电路板具有良好的散热性能。201180037321.3号中国专利申请、2002/0180062号美国专利申请公布等公开了具有陶瓷散热器的印刷电路板，其中所描述的陶瓷散热器能够输出发热元件所产生的热量，但该散热器的热膨胀系数和作为印刷电路板的绝缘载体的树脂层的热膨胀系数之间存在显著差别，导致陶瓷散热器在经过一定次数的冷热循环后容易与树脂材质的绝缘载体相分离，从而使得印刷电路板的热稳定性较差、使用寿命短。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的第一方面提供了一种印刷电路板，其包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在基板中并贯穿基板；位于印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的第一导电图案；位于印刷电路板第二表面侧的第二导电图案。其中，第一导电图案的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至散热器的第一表面，且发热元件安装位的至少一部分设置在散热器的第一表面上；第二导电图案的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至散热器的第二表面。本技术的优点在于：首先，第一导电图案的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至散热器的第一表面，第二导电图案的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至散热器的第二表面，由于第一导电图案和第二导电图案一方面可以降低散热器的热应力，另一方面还可以对散热器起到夹持作用，因而散热器不易与基板相分离，使得印刷电路板具有良好热稳定性和长使用寿命；其次，发热元件所产生的热量依次经由发热元件安装位和散热器传导至第二导电图案，并充分利用了第二导电图案的散热面积，从而改善印刷电路板的散热性能；进一步地，在印刷电路板的两相对表面均形成导电图案，有利于实现印 刷电路板的小型化。上述技术方案中，散热器的数量可以是一个或多个，每个散热器上所设置的发热元件安装位的数量同样可以是一个或多个。其中，发热元件安装位可以根据印刷电路板的使用需求而灵活设计。例如，发热元件安装位包括成对设置的正极焊盘和负极焊盘，和/或包括成组设置的正极焊盘、负极焊盘和导热焊盘，且导热焊盘位于正极焊盘和负极焊盘之间。根据本技术的一种具体实施方式，第二导电图案包括端子，发热元件安装位与端子之间电连接。这样的好处在于，可以通过将端子直接焊接至其他部件上而实现印刷电路板与其他部件之间的机械连接和电连接，从而简化印刷电路板的组装并提高其连接的可靠性。本技术中，第二导电图案中的端子可以包括正极端子和/或负极端子。其中，可以使得正极端子和/或负极端子的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至散热器的第二表面。优选地，正极端子和负极端子彼此对称地设置在印刷电路板的第二表面侧。作为一种可选择的实施方式，上述的第二导电图案还包括热扩散器，该热扩散器的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至散热器的第二表面。优选地，该热扩散器覆盖散热器的第二表面并延伸至基板的第二表面，从而更有效地降低散热器的热应力，并进一步改善印刷电路板的散热性能。根据本技术的另一具体实施方式，上述的基板包括至少两层含有树脂的绝缘板材，相邻绝缘板材之间通过使得半固化片固化而连接。根据本技术的再一具体实施方式，上述的散热器为陶瓷散热器，例如氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷和/或碳化硅陶瓷。本技术中，发热元件安装位可以具有多种灵活的设计，以适应不同的应用需求。作为一种实施方式，发热元件安装位包括成对设置的正极焊盘和负极焊盘；作为另一实施方式，发热元件安装位包括成组设置的正极焊盘、负极焊盘和导热焊盘，且导热焊盘位于正极焊盘和负极焊盘之间。根据本技术的一种优选实施方式，散热器的内部和/或侧面形成有与发热元件安装位电连接的导电结构。这样的好处在于，当将多个功率半导体器件设置到同一个散热器上时，实现该多个功率半导体器件之间电连接的部分导电路径可以设置在散热器的内部和/或侧面，从而进一步促进印刷电路板的小型化。可选择地，发热元件安装位限定在散热器的第一表面之内，从而使得发热元件所产生的热量可以更为快速地经由散热器扩散。本技术的另一方面提供了一种功率半导体组件，其包括功率半导体器件以及上述的任意一种印刷电路板。其中，该功率半导体器件设置在印刷电路板的发热元件安装位上。由于上述的印刷电路板具有良好的热稳定性和长使用寿命，因而本技术的功率半导体组件可以控制功率半导体器件始终处于适当的工作温度，从而提高功率半导体组件的工作效率(如提高LED模组的发光效率)，并消除或减少因功率半导体器件工作温度过高而导致的各种故障。另外，印刷电路板的小型化也促进了功率半导体组件的小型化。附图说明以下参照附图和具体实施方式对本技术的主题及其各种优点作进一步的详细说明，其中：图1A是根据本技术一实施例的散热器的横截面视图；图1B是根据本技术一实施例的树脂板的横截面视图；图1C是根据本技术一实施例的半固化片的横截面视图；图2是根据本技术一实施例的印刷电路板的横截面视图，其包括图1A的散热器、图1B的树脂板和图1C的半固化片；图3是图2的具有多余树脂的印刷电路板的横截面视图；图4是图3的去除多余树脂的印刷电路板的横截面视图；图5是图4的其中形成有多个通孔的印刷电路板的横截面视图；图6是图5的其上形成有导电层的印刷电路板的横截面视图；图7A是图6的根据本技术一实施例的导电层上形成有表面电路的印刷电路板的横截面视图；图7B是图7A的印刷电路板的顶视图；图7C是图7A的印刷电路板的底视图；图7D是图7A的其上附接有LED的印刷电路板的横截面视图；图7E是图2的印刷电路板中通孔的顶视图；图8A是图6的根据本技术另一实施例的导电层上形成有表面电路的印刷电路板的横截面视图；图8B是图8A的其上附接有多个LED的印刷电路板的横截面视图；图9A是图6的根据本技术再一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种印刷电路板，包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在所述基板中并贯穿所述基板；位于所述印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的第一导电图案；位于所述印刷电路板第二表面侧的第二导电图案；其特征在于：所述第一导电图案的至少一部分由所述基板的第一表面连续地延伸至所述散热器的第一表面，且所述发热元件安装位的至少一部分设置在所述散热器的第一表面上；所述第二导电图案的至少一部分由所述基板的第二表面连续地延伸至所述散热器的第二表面。

【技术特征摘要】
2015.09.22 US 14/861,4951.一种印刷电路板，包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在所述基板中并贯穿所述基板；位于所述印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的第一导电图案；位于所述印刷电路板第二表面侧的第二导电图案；其特征在于：所述第一导电图案的至少一部分由所述基板的第一表面连续地延伸至所述散热器的第一表面，且所述发热元件安装位的至少一部分设置在所述散热器的第一表面上；所述第二导电图案的至少一部分由所述基板的第二表面连续地延伸至所述散热器的第二表面。2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：所述第二导电图案包括端子，所述发热元件安装位与所述端子之间电连接。3.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于：所述端子包括正极端子和负极端子，所述正极端子和所述负极端子中的至少一个由所述基板的第二表面连续地延伸至所述散热器的第二表面。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保忠，罗苑，陈爱兵，聂沛珈，胡启钊，林伟健，
申请(专利权)人：乐健集团有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港;81